3.2. Condiciones Climatol ogicas de la Cuenca

3.2 Condiciones Climatologicas de la Cuenca 19

Figura 3-2: Esquema de funcionamiento de la torre de captacion del embalse Riogrande II (Marın,

2008)

contenidos de hierro, ademas de elevados valores de turbiedad y color. La calidad del agua de

rıo Chico con respecto a la de rıo Grande, es menor debido a mayores vertimientos de aguas

residuales, erosion y actividad minera. De forma general el agua es de excelente calidad, los

solidos disueltos y la conductividad presentan valores bajos, el agua no contiene fluor, y el

contenido de cloruros es bajo (UDEA-UNAL, 2002).

3.2. Condiciones Climatologicas de la Cuenca

La cuenca hidrografica del rıo Grande esta ubicada en la zona del norte antioqueno, en la

meseta de Santa Rosa de Osos, y su elevacion media es de 2.200 msnm, con precipitaciones

promedias entre 2.000 mm/ano en el paramo de Belmira, pasando por los 1.800 mm/ano en

los municipios de San Pedro de los Milagros, Entrerrios, Santa Rosa de Osos y Don Matıas,

para luego incrementarse nuevamente en la parte media de la cuenca, entre los 2.200 y 3.000

mm/ano en los alrededores de la central Mocorongo.

En el ano 1942 se instalo la primera estacion hidrometrica para estudiar el potencial hidro-

electrico de esta zona y actualmente se cuenta con varias estaciones hidrometricas ubicadas

20 3 Caracterısticas de la zona de estudio

en los rıos Grande y Chico, a partir de las cuales es posible definir que el rendimiento hıdrico

promedio de la zona es 19 l/s/km2 y el rendimiento asociado a una confiabilidad del 95 % de

no ser excedido, es de 10 l/s/km2. Es importante destacar que el rendimiento hıdrico en la

parte alta y media de la cuenca del rıo Chico es muy uniforme, descartando la asociacion a

un mayor rendimiento hıdrico de esta cuenca por la presencia del paramo de Belmira (EPM,

2005).

La caracterizacion climatologica de la zona de estudio se realizo a partir de estaciones Plu-

viograficas (PG), Pluviometricas (PM), Climatologicas Principales (CP) y Limnigraficas

(LG), cuyas coordenadas en el sistema WGS84 y corrientes a las cuales se encuentran asocia-

das se presentan en la Tabla 3-1. Los registros de dichas estaciones permitieron caracterizar

los caudales, la precipitacion y otras variables climaticas en la zona de estudio. En la Figura

3-3, se presenta la ubicacion espacial de las estaciones usadas, suministradas por EPM. Adi-

cionalmente, en la figura anteriormente mencionada, se presentan las cuencas delimitadas por

las estaciones de aforo de caudal de las corrientes Chico y Grande, siendo importante resaltar

que la medicion de dichos caudales se realiza aguas arriba de la entrada al embalse, en ambos

casos. Por dicha razon es necesario realizar una transposicion de los caudales reportados por

EPM para tener en cuenta el aporte adicional de las areas de drenaje restantes.

Tabla 3-1: Estaciones hidroclimatologicas de registro usadas para la caracterizacion de la

zona de estudio

Codigo Tipo Nombre Corriente Municipio Norte Este

2701101 PG Alto de la Sierra Chico Belmira 6◦34’ 05.351” 75◦36’ 05.673”

2701075 PM Entrerrios Grande Entrerrios 6◦34’ 06.174” 75◦31’ 27.687”

2701095 PM Presa Riogrande II Grande Don Matıas 6◦30’ 34.971” 75◦27’ 07.343”

2701053 PM Alto San Andres Girardota 6◦26’ 10.702” 75◦26’ 37.015”

2701116 PG El Tururo Grande Entrerrios 6◦35’ 52.698” 75◦34’ 43.967”

2701073 PG Medina Grande San Pedro 6◦25’ 33.318” 75◦32’ 11.785 ”

2701522 CP San Pedro Chico San Pedro 6◦29’ 54.979” 75◦34’ 29.231”

2701523 CP Cucurucho Grande S. Rosa de O. 6◦40’ 03.955” 75◦31’ 24.168”

2701767 LG RG10-S. Pedro La Ye Chico San Pedro 6◦29’ 54.979” 75◦34’ 29.231”

2701707 LG RG6-Puente Belmira Grande S. Rosa de O. 6◦39’ 13.648” 75◦32’ 23.276”

En la Figura 3-4 se presenta el comportamiento del ciclo anual de los caudales medios men-

suales multianuales en los rıos Grande y Chico, y la precipitacion media mensual en las

correspondientes estaciones. De forma general, se observa que el caudal medio para dichas

corrientes es alrededor de 15 m3/s en rıo Grande y 5 m3/s para el caso de rıo Chico.


Figura 3-3: Estaciones hidroclimatologicas alrededor del embalse Riogrande II usadas para la ca-

racterizacion de la zona de estudio.

Tanto los caudales como los registros de precipitacion de las estaciones disponibles presentan

un marcado ciclo bimodal,con perıodos humedos en los meses Marzo, Abril, Mayo, y Sep-

tiembre, Octubre y Noviembre, donde las menores precipitaciones se presentan en la primera

temporada; y dos perıodos secos en los meses de Diciembre, Enero, Febrero y Junio, Julio y

Agosto, siendo el periodo mas seco la temporada alrededor de Enero. Este comportamiento

es tıpico de la region Andina y esta asociado al movimiento de la Zona de Convergencia

Intertropical (ZCIT) (Jaramillo & Chaves, 2000; Mejıa et al, 1999).

En la zona de estudio se encuentran ubicadas 2 estaciones climatologicas, Cucurucho en la


Figura 3-4: Ciclo anual de caudales medios multianuales (21 anos) en las estaciones Puente Bel-

mira y San Pedro La Ye.

cuenca del rıo Grande y San Pedro La Ye en la cuenca del rıo Chico, las cuales cuentan con

perıodos de registro superiores a 20 anos completos (1981 - 2010). Las estaciones registran

temperatura del aire, humedad relativa, radiacion de onda corta, precipitacion. En la Figura

3-5 se presentan valores medios para las variables mencionadas, siendo posible observar que

los registros de radiacion, humedad relativa y precipitacion presentan el comportamiento

bimodal descrito anteriormente, con registros superiores de radiacion de onda corta en la

estacion Cucurucho, mientras las lluvias muestran similaridad en las tendencias y los valores

registrados. La temperatura del aire presenta poca variacion a lo largo del ano, y los valores

de mas altos son registrados en la estacion San Pedro La Ye.

Las estaciones climatologicas antes descritas cuentan con sensores para el registro de mag-

nitud y direccion del viento, pero no fueron analizados debido a la gran influencia que tiene

sobre esta variable la topografıa de la zona de estudio, caracterizada por ser zonas encanona-

das. Por dicha razon se dispuso otras dos estaciones meteorologicas para el registro de viento,

el cual sera analizado en el Capıtulo 4, realizando comparaciones de periodos comunes y di-

recciones predominantes.


Figura 3-5: Ciclo anual (promedio de 21 anos) de las variables meteorologicas en las estaciones

Cucurucho y San Pedro La Ye

Una de las variables de vital importancia en el proceso de simulacion para el calculo de

los flujos de calor es la radiacion de onda larga, la cual se encuentra fuertemente ligada a

la cobertura de nubes. Durante las campanas de campo se realizo un constante registro de

dicha variable con el fin de tener caracterizado de la forma mas fiel la cobertura de nubes

y sus posible variaciones en la zona de estudio. En la etapa de simulaciones se alimento el

modelo numerico con los registros obtenidos y ademas se realizo sensibilidad del modelo a

la variable, como se mostrara en el Capıtulo 4.

Transposicion de caudales

Para el uso de los caudales fue necesario realizar una transposicion de los mismo, debido a

que los sitios donde se realiza las mediciones de los caudales reportados por EPM, se en-

cuentran aguas arriba de las entradas al embalse, y de esta forma no se tiene en cuenta la

porcion de area entre el punto de medicion y dichas entradas, como aporte adicional a los

caudales de entrada.

Para realizar la transposicion, se usaron relaciones de area entre las cuencas (considerando

un rendimiento constante) con el fin transponer los caudales desde los sitios de aforo hasta

la entrada del embalse; por medio de este procedimiento se encuentran factores de transpo-

sicion de 1.45 para Rıo Grande y 1.44 para Rıo Chico. Ademas de los dos rıos principales,


existen otras afluencias para las que no hay registros y que no estarıan consideradas al usar

los factores de transposicion.

Los funcionarios de EPM encargados de la operacion del embalse usan la siguiente expresion

para calcular las afluencias totales 1:

Afluencias Totales = 1,4157 · (RG-10 + RG-6) + 6,04 (3-1)

En la ecuacion 3-1, RG - 10 representa los caudales de la estacion San Pedro la Ye (rıo

Chico) y RG - 6 los caudales de la estacion Puente Belmira (rıo Grande). Esta expresion

es producto de regresiones lineales entre estaciones que existıan antes de crearse el embalse

con las estaciones actuales y considera los aportes de otras fuentes menores. Es importante

observar que en la ecuacion 3-1 el termino que corresponde a otras afluencias es el mismo

para cualquier epoca del ano, ya que no incluye ningun termino que considere variacion

intranual. Por lo anterior, y teniendo en cuenta que existe incertidumbre en la metodologıa

usada para obtener la expresion, en la fase de calibracion del modelo se realizo un ajuste de

los caudales con el objetivo de cumplir el balance de masa del embalse(Ver Capıtulo 5).

1EPM (2006). Area de Hidrometrıa para la Operacion de los Embalses

4 Campanas de Campo

4.1. Introduccion

La principal fuente de informacion para el entendimiento del sistema son los datos recolec-

tados in-situ, dado que son el reflejo de la interaccion entre los diversos forzantes externos

que predominan en el ambiente y el cuerpo de agua.

Los datos recopilados para este trabajo de tesis, son producto de las campanas de campo del

proyecto ”Estudio de la problematica ambiental de tres embalses de Empresas Publicas de

Medellın ESP. para la gestion integral y adecuada del recurso hıdrico”, en ejecucion conjun-

ta, a la fecha, por la Universidad Nacional de Colombia y la Universidad de Antioquia. Se

realizaron tres (3) campanas de campo en diferentes epocas del ano, con el fin de caracterizar

las distintas condiciones meteorologicas y la respuesta del embalse, cuyas fechas se presentan

en la Tabla 4-1.

Tabla 4-1: Fecha de las campanas de medicion realizadas durante el ano 2010

Campana Fecha inicio Fecha final Duracion [dıas]

1 Marzo 23 Marzo 27 5

2 Junio 08 Junio 12 5

3 Septiembre 27 Octubre 01 5

Para el levantamiento de la informacion primaria se seleccionaron en total 10 estaciones de

muestreo pertenecientes a la red de monitoreo del proyecto. Para el caso de estudio, los

puntos de interes son los presentados en la Tabla 4-2 con sus respectivas coordenadas, y se

encuentran ubicados dentro del cuerpo de agua. Adicionalmente, su localizacion se presenta

en la Figura 4-1. Ademas de las estaciones fijas descritas anteriormente, se realizan medicio-

nes de algunas variables fısicas en numerosas estaciones denominadas dinamicas dentro del

cuerpo de agua, con el fin de mejorar el detalle de la informacion y determinar la variabilidad

de los procesos de transporte.

26 4 Campanas de Campo

Tabla 4-2: Estaciones de medicion usadas para la caracterizacion de la zona de estudio

Punto Latitud (N) Longitud (W) Descripcion de la localizacion

RGE1 6◦30’23.580” 75◦32’09.483” Entrada del rıo Chico al embalse

RGE2 6◦30’34.128” 75◦30’23.648” Confluencia quebrada Yerbabuena y rıo Chico

RGE3 6◦30’36.851” 75◦28’20.816” Final brazo rıo Chico

RGE4 6◦29’13.720” 75◦27’57.228” Torre de captacion

RGE5 6◦30’04.997” 75◦27’41.900” Final brazo quebrada Las Animas

RGE6 6◦32’26.912” 75◦28’29.181” Entrada rıo Grande

RGE7 6◦31’42.523” 75◦27’47.303” Final Brazo rıo Grande

RGE8 6◦30’51.344” 75◦27’36.638” Confluencia rıo Grande , rıo Chico y Las Animas

RGE9 6◦30’25.003” 75◦27’06.148” Zona de presa

RGE10 6◦30’52.199” 75◦27’01.134” Entrada quebrada La Resaca

Figura 4-1: Batimetria y localizacion de las estaciones de muestreo en el embalse Riogrande II y

sus tributarios.

4.2. Procesos de transporte

Para cuantificar los procesos de transporte se midieron los flujos de masa, momentum, energıa

mecanica y energıa termica entre el embalse y su entorno y se determino la distribucion espa-

4.2 Procesos de transporte 27

cial de estas propiedades en el cuerpo de agua. Dichas mediciones se realizan mediante el uso

de los equipos presentados en la Figura 4-2. A continuacion se realiza una breve explicacion

de las variables y las metodologıas usadas para el analisis, y posteriormente se presentara el

analisis para cada una de las variables discretizado por campana.

Figura 4-2: Equipos usados en las campanas de medicion para el monitoreo de variables. (a) GPS.

(b) Brujula. (c) Estacion climatologica Davis Vantage Pro 2. (d) Disco Secchi. e)

Sensores de temperatura HOBO. (f) Anemometro de mano. (g) Perfilador CTD -

SeaBird Electronics.

4.2.1. Flujos atmosfericos

Para determinar los flujos de calor entre el agua y la atmosfera, se deben medir velocidad y

direccion del viento,precipitacion, radiacion de onda corta incidente, radiacion de onda larga

incidente y emitida, temperatura del aire y humedad relativa. Estos parametros se determi-

nan directamente sobre la superficie del agua, ya que el transporte atmosferico horizontal y

vertical sobre tierra es diferente al que ocurre sobre el agua. Se utilizo una estacion meteo-


rologica portatil Davis Vantage Pro 2, la cual se instalo en la isla localizada en la confluencia

de los tres ramales del embalse. Tambien se instalo una segunda estacion sobre la torre de

captacion, con el proposito de establecer el efecto de la orografıa alrededor del embalse sobre

los vientos locales. El intervalo de registro de datos se realizo cada 15 minutos. Debido a

que estas estaciones no miden radiacion de onda larga incidente ni emitida, dichos flujos

fueron estimados a partir de formulas que dependen de la cobertura de nubes y de la tem-

peratura superficial del agua, lo que introduce incertidumbre en la estimacion de estos flujos.

4.2.2. Afluentes

Los registros de caudal en los principales afluentes del embalse Riogrande II, los rıos Grande

y Chico, se toman aguas arriba de la entrada al embalse y en consecuencia los caudales

de entrada deben estimarse utilizando modelos hidrologicos basados en rendimiento hıdrico.

Para calibrar estos modelos se deben realizan aforos de los afluentes locales, durante los

cuales se mide tambien la temperatura del agua varias veces en el ciclo diario.

4.2.3. Efluentes

EPM suministro la informacion sobre el caudal de agua que fluye a traves de todas las es-

tructuras de salida como captacion, vertedero y descargas de fondo, con una frecuencia de

medicion de 30 minutos. Tambien se requiere conocer muy bien la configuracion geometrica

de estas estructuras, ya que el nivel y la forma como el agua es extraıda del embalse son

determinantes en la dinamica del sistema.

4.2.4. Caracterısticas fısicas del agua

La distribucion de los parametros que afectan o indican cambios en la densidad del agua,

como temperatura, conductividad electrica y turbidez se estudio mediante perfiles vertica-

les medidos en diferentes puntos del embalse por medio de un perfilador CTD. Con este

instrumento es posible construir un perfil vertical completo con una resolucion del orden

del centımetro y en un tiempo total de muestreo cercano a tres minutos. Con este equipo se

pueden realizar varios perfiles en corto tiempo y describir la variabilidad espacial los parame-

tros considerados. Adicionalmente, es posible establecer en detalle algunas caracterısticas del

comportamiento de las plumas afluentes, la forma como el agua se dirige a las distintas es-

tructuras de extraccion y el efecto de la batimetrıa local sobre los procesos de transporte.

Los perfiles de temperatura, conductividad y turbidez utilizados para calcular la distribucion

espacial de las plumas de densidad se midieron con una resolucion de 8Hz, al menos una vez

4.3 Analisis de la informacion de campo 29

en las estaciones estaticas de muestreo. Ademas, se midieron numerosos perfiles en diferentes

puntos del embalse y en distintos tiempos para caracterizar la variacion espacio-temporal

de las variables medidas y posteriormente inferir el comportamiento del embalse. Se con-

formaron transectos longitudinales o transversales con el proposito de evaluar los cambios

espaciales de dichos parametros e identificar direcciones preferenciales del flujo desde Rıo

Grande, en los brazos y hacia la captacion. Varios de los perfiles fueron tomados en un mis-

mo punto en diferentes momentos del ciclo diario con el fin de completar la informacion del

nictemeral de temperatura y conductividad.

4.3. Analisis de la informacion de campo

Para realizar el analisis de la informacion levantada en campo, es importante tener en cuenta

la forma del embalse el cual esta conformado por la union de los rıos Grande y Chico, y la

quebrada Las Animas, formando una "T". Teniendo en cuenta lo anteriormente descrito,

seran presentados los resultados de los transectos de forma comparativa entre los ramales de

los brazos, con el fin de comprender mejor la dinamica del cuerpo de agua durante las tres

campanas.

4.3.1. Flujos atmosfericos

En la Figura 4-3 se presentan los parametros influyentes en los cambios de los flujos at-

mosfericos durante las tres campanas de medicion, se registrados con la estacion meteo-

rologica ubicada en la Isla. Es posible observar que la radiacion de onda corta incidente

disminuyo gradualmente entre la primera y la tercera campana, pero sin mostrar una dife-

rencia muy marcada.

La cobertura de nubes es una de las variables con mayor dificultad a la hora de cuantificar,

debido a que su medicion es subjetiva. Esta variable fue medida durante las campanas de

campo, al relizar las mediciones con el perfilador CTD, previamente se tomaba una lectura

de que porcion del cielo se encontraba cubierta por nubes. Con las mediciones es posible

relacionar los valores registrados en cada campana, con su epoca climatica. Por ejemplo, los

registros mas altos estan asociados a la tercera campana, la cual estuvo caracterizada por la

presencia de grandes eventos de precipitacion, ademas, coincide con los perıodos de menor

registro en los valores de radiacion. En ese orden de magnitud, esta la segunda campana y

en ultimo lugar la primera campana, caracterizada por ser una epoca muy seca, con poca

presencia de lluvias y un registro de cobertura de nubes menor al de las otras campanas.

Igualmente, puede apreciarse que los registros altos de cobertura de nubes anteceden a los


periodos con presencia de precipitacion.

La temperatura del aire tambien disminuyo entre la primera y tercera campana, contribu-

yendo a un menor flujo neto de calor desde la atmosfera hacia el embalse a medida que

avanzo el ano, lo que debio haber contribuido a que la temperatura del agua en el embalse

tambien disminuyera. La precipitacion, por el contrario, aumento desde la primera hasta la

tercera campana.

El patron general de vientos es semejante, tanto en magnitud como en direccion, durante

las tres campanas, observandose menos fluctuaciones en la primera campana y presentando

eventos mas fuertes en la segunda y tercera campanas. Los vientos mas fuertes siempre regis-

trados en la isla se presentan en el lapso comprendido entre las 11:00 y las 21:00 y provienen

del este. Entre las 21:00 y las 11:00 del dıa siguiente los vientos provienen del norte, segun

los registros tomados en la isla.

4.3.2. Variacion espacial del viento

Durante los trabajos de campo se identifico la gran influencia que tiene la topografıa cir-

cundante y el control que ejerce sobre la velocidad y direccion del viento a lo largo de sus

tres ramales. Para describir bien este efecto, se instalo una estacion meteorologica sobre la

torre de captacion, adicional a la instalada en la isla, y se realizaron mediciones puntuales de

velocidad y direccion mientras se recorrıa el embalse durante los muestreos. La Figura 4-4

muestra la gran diferencia que existe entre los registros de viento, tanto en magnitud como

en direccion, en las estaciones isla y torre. Con base en las mediciones de las dos primeras

campanas se caracterizaron dos periodos en el ciclo diario del viento.

Entre las 11:00 y las 23:00 se registran las mayores velocidades en la estacion Isla (6 a

7 m/s, dependiendo de la campana), con viento proveniente del Este (presa), mientras

que en la estacion de la torre se registran vientos con magnitudes mas bajas (4 a 5 m)

provenientes del Sur.

Entre las 23:00 y las 11:00 se observa en la estacion de la isla vientos moderados

(velocidad menor a 2.5 m/s) provenientes del Norte (canon de rıo Grande), mientras

en la estacion torre los vientos son mas suaves (velocidades inferiores a 1 m/s) y su

direccion sigue el canon de la quebrada las Animas en sentido S-N.

Las mediciones puntales de viento tomadas durante las campanas de campo 1 y 2, median-

te anemometro manual, se utilizaron para confirmar el analisis anteriormente descrito y la

ampliacion de informacion en zonas donde no se cuenta registro contınuo, como es el caso


Figura 4-3: Registros meteorologicos de las variables registradas en la estacion localizada en la

isla

del brazo de rıo Chico. Este analisis se realiza comparando los registros puntuales con la

estacion Isla en perıodos comunes de tiempo (campana de campo). Se usa la estacion Isla

debido a la cercanıa al brazo de rıo Chico (zona con deficit de informacion en cuanto a la

caracterizacion de los vientos), y a que es un punto que integra la interaccion del viento en

los tres canones.

El analisis consiste en agrupar por rango de influencia los vientos registrados en la estacion

Isla como se muestra en la Tabla 4-3, y comparar con los registros puntuales para verificar la

direccion y magnitud. Por ejemplo, el color rojo indica la direccion de incidencia del viento

en una medicion puntual mientras en la estacion Isla se registra viento con direccion dentro

del intervalo 45◦- 135◦.


Figura 4-4: Registro de velocidad y direccion del viento en las estaciones isla y torre para la

primera (a,b), segunda (c,d) y tercera (d,e) campana


Figura 4-5: Mediciones puntuales de viento tomadas con anemometro en las campanas 1 y 2


Tabla 4-3: Direccion de incidencia del viento para el analisis de los registros puntuales de

viento

Indicador Intervalo de Influencia [◦]

Rojo 45 - 135

Azul 135 - 225

Amarillo 255 - 315

Verde 315 - 45

El analisis descrito anteriormente se realizo para la primera y segunda campana de muestreo,

y su resultado se presenta en la Figura 4-5, donde se infiere que cuando la estacion Isla

registra influencia de viento desde el rango 45◦- 135◦, esta direccion se conserva a lo largo

del canon de rıo Chico, incrementando la magnitud del viento hacia el final del brazo (cerca

a la entrada de rıo Chico). Mientras tanto al observar el mismo rango de incidencia del

viento comparado con las mediciones puntuales del brazo de rıo Grande y la quebrada Las

Animas, se evidencia que la direccion predominante de los vientos es a lo largo del canon

de rıo Grande hacia aguas arriba (S-N) y hacia aguas abajo sobre el brazo de Las Animas

(S-N).

La caracterizacion del campo de viento con base en las mediciones puntuales y los registros de

las estaciones climatologicas, permitio entender el comportamiento de su variabilidad depen-

diendo de la hora del dıa como se muestra en la Figura 4-6. Este patron fue el implementado

como forzante externo para el modelo numerico ELCOM.

Figura 4-6: Esquema general del patron de circulacion del viento en el embalse Riogrande II


4.3.3. Precipitacion y caudales

Los caudales afluentes y efluentes son uno de los factores que mas inciden sobre la dinamica

de embalses, al igual que el nivel del embalse, dado que la profundidad de flujo incide fuer-

temente en la dinamica. Por eso, se ha recopilado la informacion registrada y suministrada

por EPM de dichas variables.

La Figura 4-7 resume la informacion de precipitacion y caudal, en los tres primeros paneles

(notese las diferentes escalas verticales para cada panel) y niveles del agua en el ultimo panel.

Se aprecia el aumento de las precipitaciones, y con ello, de los caudales afluentes desde la

primera hasta la tercera campana. El caudal captado para Manantiales se mantuvo bastante

constante durante las campanas (aprox. 5m3/s), mientras que el caudal captado para La

Tasajera en la segunda campana fue del orden de la mitad del captado durante la primera y

la tercera campana (variando entre 20 - 40 m3/s). Algo importante de destacar durante la

tercera campana, fue la apertura de la descarga de fondo; esto, como se vera mas adelante,

cambia completamente la dinamica del embalse. El nivel del embalse incremento aproxima-

damente 5 m entre cada par de campanas consecutivas, variando desde 2258 m.s.n.m. en la

primera campana hasta la cota 2270 m.s.n.m. en la tercera campana.

4.3.4. Caracterısticas de la columna de agua

Campana 1

Los resultados de temperatura, turbidez y conductividad de la primera campana indican

que en el brazo del rıo Grande (Figura 4-8) se genera una pluma que viaja hacia la con-

fluencia bajo la superficie y hasta los 15 m de profundidad, aproximadamente. El agua en

esta pluma es mas turbia, debido posiblemente a los solidos transportados por el rıo que

se reducen hacia la confluencia por sedimentacion o por dilucion generada por mezcla ver-

tical. La conductividad es mayor y la temperatura uniforme por debajo de la pluma. Los

perfiles muestran una zona entre los 5 y los 15 m de profundidad en donde el gradiente

de temperatura es relativamente uniforme, posiblemente por la mezcla vertical que se pro-

duce cuando una corriente se mueve con respecto a masas de agua mas quietas que la rodean.

La Figura 4-9 muestra los resultados a lo largo del brazo del rıo Chico. La turbidez es alta

en la superficie cerca a la desembocadura del rıo, pero no es claro que esto sea senal de la

pluma del rıo, pues puede deberse a la alta concentracion de Cyanobacterias de la especie

Microcistys cf. wessenberguii(dato preliminares) que se observa cerca a la superficie. Ademas,

generalmente se observa la lınea de sumergencia del rıo Chico, que indica que este forma una

corriente de densidad. Es posible que esa corriente densa no se vea en la figura por no haber

medido en los puntos del thalweg. La senal de conductividad disminuye notablemente entre

los 5 y los 10 m de profundidad hacia la confluencia, con valores similares a los del brazo del


Figura 4-7: Caudales afluentes y efluentes, precipitacion y niveles del embalse durante las tres

campanas

rıo Grande en la zona de confluencia. Esto podrıa indicar el ingreso de agua del rıo Grande

como una intrusion en el brazo del rıo Chico, forzando a que el agua de este brazo se mueva

hacia la captacion por debajo de los 10 m o por encima de los 5 m. Esto tambien hace que

las aguas en el brazo rıo Chico tengan un mayor tiempo de residencia. La alta conductivi-

dad observada en el fondo de este brazo no corresponde a lo medido en la entrada del rıo,

que fue menor, ası que puede deberse a disolucion de material al entrar al embalse, a resus-

pension de material del fondo del embalse o al efecto de las aguas de la quebrada Yerbabuena.

En el brazo de la quebrada Las Animas (Figura 4-10) se observo el agua con menor con-

ductividad entre los 5 y 10 m de profundidad, proveniente del rıo Grande, ademas persiste

desde la confluencia hasta la captacion. La turbidez es mucho mas baja en este brazo, sugi-

riendo que el material suspendido que entra por el rıo Grande se sedimenta antes de llegar

a la captacion. Los perfiles de temperatura muestran una zona entre los 5 y los 12 m de

profundidad en la que el gradiente de temperatura es relativamente constante, soportando

la hipotesis de que la pluma viaja hacia la captacion en ese rango de profundidades.


Figura 4-8: Perfiles e interpolacion espacial de temperatura (a), turbidez (b) y conductividad (c)

a lo largo de un transecto longitudinal que va desde la entrada de Rıo Grande hasta

la confluencia. Primera campana



a lo largo de un transecto longitudinal que va desde la entrada de Rıo Chico hasta la

confluencia. Primera campana



a lo largo de un transecto longitudinal que va desde la entrada de la quebrada Las

Animas hasta la confluencia. Primera campana


Campana 2

En la segunda campana la pluma del rıo Grande viaja entre los 5 y los 20 m de profundidad

aproximadamente, segun se interpreta de los perfiles de temperatura, turbidez y conductivi-

dad (Figura 4-11). La turbidez del rıo Grande aumento con respecto a la primera campana

y la conductividad disminuyo, posiblemente debido a la transicion de la epoca seca a la

humeda, sin embargo, aun se visualizar la intrusion que esta masa de agua hace en el brazo

del rıo Chico (Figura 4-12). La distancia de penetracion de la pluma en este brazo tambien

fue menor (Figura 4-12) que en la primera campana.

La Figura 4-12 muestra como la conductividad aumento significativamente en medio de la

columna de agua a la altura de la quebrada Don Diego, pero se aprecia ya un aumento

desde el area de la quebrada Yerbabuena. Eso puede deberse a la calidad del agua de esos

afluentes, pero no hay seguridad al respecto porque no se hacen mediciones sobre ellos. Las

senales de temperatura, turbidez y conductividad sugieren tambien que el rıo Chico entra co-

mo una corriente de fondo que avanza unos 4 km hasta la entrada de la quebrada Don Diego.

La Figura 4-13 muestra la pluma del rıo Grande, con baja conductividad, viajando entre

los 5 y 20 m de profundidad aproximadamente hacia la torre de captacion. Se observa que

la conductividad es alta por debajo de los 20 m y que existe un maximo de turbidez a los

20 m, pero aun no hay claridad sobre lo que esto significa.

Referente a la temperatura so observa que los perfiles presentan un gradiente de temperatura

mayor entre los 5 y 8 m, diferenciandose del decaimiento uniforme presente en los perfiles

de la campana 1. El gradiente es de 3◦C en 3 m de profundidad.




la confluencia. Segunda campana



a lo largo de un transecto longitudinal que va desde la entrada de Rıo Chico hasta

la confluencia. Segunda campana




Animas hasta la confluencia. Segunda campana


Campana 3

La descarga de fondo estuvo abierta desde un mes antes y durante la tercera campana, lo

que, sumado a los mayores caudales afluentes, cambio bastante la dinamica del sistema.

La Figura 4-14 muestra que ahora el agua de rıo Grande, frıa y turbia, entra como una

pluma de fondo hasta la confluencia. Los perfiles de temperatura por debajo de la zona de

mezcla adquieren un decaimiento exponencial, asociado a la difusion del calor desde la su-

perficie, lo que en las campanas 1 y 2 era alterado por la pluma subsuperficial del rıo Grande.

El agua del rıo Chico, frıa, turbia y con baja conductividad, tambien entra al embalse como

una corriente de fondo cuyo avance se observa claramente hasta la confluencia de la que-

brada Don Diego (Figura 4-15). En la zona de la confluencia y la presa, el agua tiene la

conductividad caracterıstica del agua del rıo Grande (Figura 4-15 - recuadro amarillo) y se

aprecia la alta turbidez en el fondo que puede deberse a la pluma del rıo Grande sumado y

a la resuspension que puede originar la corriente de fondo generada por la descarga de fondo

(Figura 4-15 - recuadro magenta).

En el brazo de la quebrada Las Animas y de la captacion, se observan valores mayores de

la turbidez en el fondo cerca de la zona de la confluencia que disminuyen hacia la torre de

captacion (Figura 4-16). No es claro aun si agua del rıo Grande viaja hacia la captacion

por el fondo, pero parece que casi todo el agua del rıo Grande se mueve como una pluma de

fondo que sale del embalse a traves de la descarga de fondo. El agua que se dirige hacia la

captacion durante esta campana parece que provenıa de todos los ramales del embalse en un

rango de profundidad cercano al de las compuertas de captacion como lo sugiere la mancha

de mayor conductividad presente en los brazos de los rıos Grande y Chico a unos 8 m de

profundidad (Figura 4-14 y Figura 4-15) y que se adentra en el brazo de la quebrada Las

Animas (Figura 4-16).




la confluencia. Tercera campana



a lo largo de un transecto longitudinal que va desde la entrada de Rıo Chico hasta

la confluencia. Tercera campana




Animas hasta la confluencia. Tercera campana


Variacion temporal de la temperatura en la columna de agua y afluentes

La variacion en la temperatura de los afluentes es una variable de gran importancia en el

entendimiento de la dinamica del cuerpo de agua, dado que da cuenta de la forma como se

desarrolla la pluma de entrada de las corrientes en el sistema lentico.

Dicha variable fue monitoreada durante las campanas 2 y 3 por medio de sensores HOBO los

cuales capturan las variaciones de temperatura y son instalados en las entradas de los rıos al

embalse. Este montaje aun es rudimentario y debera ser mejorado, dado que con los eventos

de creciente es muy probable su perdida. La ubicacion de los sensores de temperatura en la

entrada de los afluentes se presenta en la Figura 4-17

En la Figura 4-18 se presentan los registros de temperatura para la (a) segunda campana y

(b) tercera campana, donde es posible observar que las temperaturas de entrada de los rıos

Grande y Chico difieren en cerca de 1.6◦C, siendo menores las temperaturas en rıo Chico, po-

siblemente debido a la configuracion de los cauces de ambos afluentes, siendo el de rıo Chico

un cauce de montana con una seccion encanonada y profunda, mientras que rıo Grande tiene

un seccion hidraulica de tipo cajon, mas somera. Adicionalmente, se observa un cambio en

el ciclo diurno de las temperaturas de entrada de los rıos del orden de 2.5◦C. En la Figura

4-17 panel (b) se presenta unicamente las temperaturas registradas en rıo Grande, debido a

la perdida del sensor de temperatura ubicado en rıo Chico a causa de un evento de creciente

que arrastro el sensor. Es importante destacar que dicha serie es caracterıstica de la epoca

durante el ano en el que se realizo el muestreo, la cual estuvo influenciada por la presencia

de fuertes eventos de precipitacion y crecientes de los rıos haciendo de esta forma que los

afluentes presentaran temperaturas mas bajas a las registradas en la campana anterior.

Al comparar los registros de rıo Grande en las campanas 2 y 3, se observa diferencias pro-

medio de 2.7◦C entre las temporadas de ejecucion de los muestreos. Las consideraciones

anteriores seran importante en el proceso de calibracion del modelo, dado que para la cam-

pana 1 no se conto con el registro de temperatura de los afluentes, como se presentara en el

Capıtulo 5.

Para estudiar con mayor detalle la variabilidad temporal se instalo un cadena de termisto-

res sencilla en el punto de monitoreo RGE9, durante la campana 3, con sensores ubicados

cada 0,50 m comenzando en 1,0 m hasta 6,0 m de profundidad, posteriormente cada 1,0

m hasta los 10,0 m de profundidad, finalmente sensores de temperatura ubicados a 12,0 m,

15,0 m, 25,0 m y 27,0 m (fondo) de profundidad; para un total de 19 sensores de temperatura.

La Figura 4-19 (c) muestra como la capa del fondo con agua mas frıa, aumento su espesor

con la creciente del 9 de septiembre y luego con las crecientes posteriores al 20 de septiembre

(recuadro amarillo). Se concluye que es el agua de las crecientes la que ocupa los niveles


profundos, toda vez que la temperatura del rıo Grande (Figura 4-19 (b)), coincide con la

temperatura de la capa que aumenta de espesor(recuadro rojo). La Figura 4-19 (c) tambien

muestra el ciclo diario de calentamiento y enfriamiento acorde con las horas de sol, y como la

superficie del embalse tambien se va enfriando gradualmente durante el perıodo de medicion.

El recuadro negro de la figura muestra como dıas de baja radiacion y temperatura del aire

hacen que la capa superficial se enfrıe.

Figura 4-17: Ubicacion espacial de los sensores de temperatura en las entradas de los afluentes

Figura 4-18: Temperatura de entrada de los afluentes al embalse para: (a) segunda campana, (b)

tercera campana


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3.2. Condiciones Climatol ogicas de la Cuenca

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